城市不同地表类型地表温度与空气温湿度的观测

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1、城市不同地表类型地表温度与空气温湿度的观测城市不同地表类型地表温度与*空气温湿度的观测1鏈12王修信，秦丽梅，梁维刚(1.广西师范大学计算机科学与信息工程学院，广西桂林541004；2.广西师范大学物理科学与技术学院，广西桂林541004)摘要：为了比较城市不同地表类型所形成的局地小气候环境差异，选取水泥广场、沥青道路、草地、林地、裸土等城市典型下垫面，在夏季晴天天气使用自动红外测温仪、空气温湿度探头观测地表温度、近地表空气温湿度的日变化，数据表明不同地表类型地表温度的差异直接影响近地表空气温湿度的日变化而存在差异。与林地相比，沥青道路、水泥广场、裸土地表温度最高值高23℃，气

2、温最高值高6℃以上，空气相对湿度最低值低5%；草地的地表温度与气温最高值分别比林地高8℃、3℃，空气湿度略低于林地。夜间24:00，水泥广场、沥青道路地表温度分别比林地高10℃、6℃，使气温比林地高3℃以上，空气相对湿度比林地低10%，出现显著的城市热岛现象。关键词：城市典型地表；地表温度；空气温湿度；日变化；实验观测中图分类号：O551.2文献标识码：A文章编号：1003-7551(2009)04-0005-031引言在城市下垫面，水泥建筑物、沥青或水泥道路占较大比例，少部分为草地、林地、土壤、水体等自然地表。不同地表类型下垫面由于物质的热容量、热传导率等热学性质不同，在太阳

3、直接辐射或散射下的地表温度存在差异，不同地表温度下垫面通过长波辐射与大气间能量交换直接影响近地表空气温湿度，因此人们在[1,2]夏季通过感受近地表空气温湿度而感受到不同的局地小气候环境。各地气象站对地表温度与空气温湿度已[3-9]做了大量的长期观测，但同时观测城市不同地表类型下垫面地表温度与空气温湿度的研究工作不多。因此，在夏季晴天天气，使用自动红外测温仪、空气温湿度探头观测水泥广场、沥青道路、草地、林地、裸土等城市典型下垫面的地表温度、近地表气温、空气湿度的日变化，比较局地小气候环境的差异。2实验仪器与观测方法地表温度的观测使用北京博达昌正科技公司BODACHSUP03-MI

4、D10红外自动测温仪，仪器温度测量范围0～100℃，测量精度<1℃，光谱范围8～14■m。BDB15SR93标准黑体源（SHIMADENCO.LTD,Japan），控温精度±0.1℃，温度分辨率0.1℃。空气温湿度的观测使用HygroWin3型自动温湿度探头（瑞士Rotronic公司），温度测量范围－40～60℃，测量精度<0.5℃，相对湿度RH测量范围0.0～100.0%，测量精度<10%。在夏季晴天天气情况下，避开空调、汽车尾气等人为热源的干扰，选取城市典型下垫面水泥广场、沥青道路、大片草地、林地、整片裸土，观测点远离较高建筑物以减少环境红外辐射对温度观测值的影响，观测点地

5、表没有积水，草地没有人为浇水或降雨出现水湿现象，避免表面积水蒸发吸热对观测值的影响。使用自动红外测温仪、空气温湿度探头同时观测地表温度、近地表气温、空气湿度的日变化，设置每10分钟采集一组数据，红外测温仪温度探头距地面高度约50cm，放置方向避免太阳光线下探头及支架阴影对观测数据的影响，探头尽可能垂直于被观测面，避免热辐射方向性的影响，空气温湿度探头距地面高度约150cm。在地表温度观测前后，使用标准黑体源对红外测温仪进行温度标定，对红外测温仪感应元件老化造成数据的系统误差进行效正，使得不同红外测温仪的观测数据具有可比性。由于物体总辐射度近似由Stefan-Boltzmann4

6、-8-2-4定律计算M=εσTs（其中ε为物体比辐射率，Stefan-Boltzmann常数σ=5.6697×10W·m·K，Ts为物体表面温度），因此在地表温度观测时，根据不同下垫面对红外测温仪设置相应的比辐射率，以精确测量物体的表面温度。3实验结果*基金项目：国家自然科学基金项目(40571109)；广西师范大学博士科研启动基金项目(2007)鏈通讯作者：xxwang@mailbox.gxnu.edu.cn收稿日期：2009-09-205第30卷第4期广西物理GUANGXIPHYSICSVol.30No.42009在城市典型下垫面水泥广场、沥青道路、大片草地、林地、整片裸土

7、选取观测点，夏季晴天使用自动红外测温仪、空气温湿度探头观测地表温度及地面约150cm高度的空气温度与湿度0:00～24:00的日变化（见图1、图2、图3），观测数据的最高值、最低值、夜间24:00数值见表1。图1地表温度日变化图2近地表气温日变化图3近地表空气相对湿度日变化表1不同地表类型观测数据地表温度/℃150cm高度气温/℃150cm高度相对湿度/%地表类型最高最低24:00最高最低24:00最高最低24:00水泥广场55.616.029.037.815.425.276.322.050